湖北省煙葉數字化發展現狀及對策

黃 晶 劉本福 馮繁文 陳高航 陳永俊

（湖北省煙草公司恩施州公司，湖北恩施 445000）

煙葉生產是卷煙工業的第一車間，既要保障工業原料的可靠供應，又要確保煙農增收和煙區可持續發展。近年來，受社會經濟多元化發展、煙葉種植比較效益銳減等因素的影響，湖北省核心煙農與優質煙田流失日漸嚴重，煙田、煙農與煙葉質量“三個不穩”問題日益凸顯，各產區優質煙葉生產、煙葉原料保障受到不同程度影響，對全省煙葉生產經營的穩定和高質量發展產生影響。

數字農業是農業現代化的高級階段，隨著信息科技技術的發展和其在農業生產中的廣泛應用，農業現代化發展模式已從單純的信息化管理和機械化作業，發展成綜合運用云計算、大數據、物聯網的“智慧農業”[1]。煙葉生產是大農業的重要組成部分，要順應現代農業數字化轉型發展的大趨勢。將“數字化”應用于現代煙草農業生產中，以數據為抓手，實現煙葉供需關系在總量和結構上的更高水平動態平衡，不斷提高煙葉供給質量和效率，培育煙葉高質量發展新動能，走出一條“供需協同平衡、供給優質高效、產業融合發展”的煙葉高質量發展之路[2]。

1 煙葉數字化發展現狀

湖北煙葉信息化經過多年發展建設，構建了以合同管理為核心，以煙葉信息管理基礎軟件為平臺，覆蓋計劃合同管理、收購管理等關鍵應用的信息化管控體系。同時，隨著生態煙田、原收原調、精準收購、煙技通等信息系統的運用，基本實現了煙葉生產、收購管理層面的相互協同和煙葉數據展現層面的共享應用。依托地理信息系統，通過衛星對煙葉產區農田進行測繪，完成優質生態煙田數據采集工作，初步形成了包含所屬行政區域、面積、海拔、農戶、田塊編號等信息的田塊電子檔案，為優質生態基本煙田精準管控提供了可實現的路徑。全面推行煙葉原收原調系統，為煙包賦予唯一的二維碼標簽“身份證”，關聯相應收購站點和評級、倉管責任人，在煙葉流通環節以掃碼方式確認煙包業務流向，實現原煙質量精準追溯到生產、收購、經營各具體崗位，做到“購銷有記錄、信息可查詢、質量可追蹤、責任可追究”。試點推廣RFID 精準收購系統，實現煙葉收購過程從線下到線上、從人工干預到機器自動識別轉變，配套建立煙包身份檔案，實現到線到崗到煙農的原煙產品質量追溯倒查。基本實現了省市縣站四級視頻聯網管理模式，加強收購監管，重點對分級、評級、過磅、打包、儲存、出入庫等關鍵環節進行監控，實現對整個收購過程關鍵環節的監管到位，做到全覆蓋、無死角，充分發揮了視頻監控功能的實時展現和后續追溯功能。煙技通的運用，基本實現了煙葉生產數據采集線上化、移動化。

1.1 煙葉生產管理信息系統建設

2019 年，為進一步貫徹落實國家局《關于全面推行行業精益管理意見》精神，針對湖北煙葉生產環節煙葉信息化現狀，以現有煙葉信息化平臺為基礎，對接收購和交接環節實現全產業鏈信息化管理，開展了煙葉生產各環節工序管理深度調研，形成了全省煙葉生產信息化建設“整體規劃，分布實施”方案，開發了面向湖北省局（公司）管理層到基層煙技員使用的生產管理“湖北煙葉”手機APP，涵蓋職業煙農管理、基層人員管理、生態煙田管理、生產過程管理、氣象信息服務、災害救助管理、合作社管理、煙農增收管理、產前投入、物資管理、資源分析看板、科技服務、質量評價等各業務環節，填補了煙葉生產信息管理空白。通過宣貫，系統各模塊在不同環節得到不同程度應用，截至2022 年，全省煙技員以煙農、煙田、煙房、煙基為維度，基本實現大田環節和設施要素全過程全業務相關聯數字化管理，為煙葉全產業鏈精益管理打下了堅實基礎。

項目依托3S（RS、GIS、GPS）技術及移動終端，在高分二號衛星遙感影像圖上，結合算法及人工繪制，在行業內率先完成全省基本煙田數字化管理工作。具體實踐中，共完成150 個種煙鄉、1 561 個種煙村8.93萬hm2、45萬塊煙田的數字化錄入工作，并在此基礎上，完成了3.2萬hm2一類、4.68萬hm2二類優質煙田評定，完成了2 846個3.33 hm2以上的連片種植區域的劃定，以電子地圖高標準落實全省生態煙田建設。

1.2 “原收原調”和RFID智能化收購建設

結合湖北省煙葉管理現狀及煙站基建情況，開展“原收收調系統”項目建設。以水洗嘜二維碼標簽為載體，配套成包賦碼機、PDA 掃碼等設備，在煙葉成包時，嚴格按收購等級、重量進行成包賦碼，在煙站、中心庫出入庫時，進行三次掃碼，以“一打三掃”技術手段監控煙葉流通全環節。通過原收原調在全省所有收購點、中心庫的應用，將煙葉質量關口前移到收購環節，有效防范了基層壓級收購及混部、混級打包等收購不規范現象，做到了煙葉對樣收購，工業對樣調撥，基本實現了煙農滿意、商業規范、工業放心。

以RFID 物聯網、二維碼等技術為依托，開展“RFID 智能化收購追溯系統”項目建設。進一步對煙葉收購各關鍵環節信息化管理進行持續優化完善，將信息化管控手段延伸至收購預約、專業化分級、精準評級、精確成包環節。在排號派工環節，應用人臉識別技術，結合收購預約數據，有效規范煙農交售秩序，杜絕套合同、假合同等現象；在專業化分級環節，結合PDA 掃碼及煙筐RFID 芯片，實現煙葉分級全過程的痕跡管理，實時采集了煙葉分級過程數據；在煙葉評級環節，評級員在評定煙葉等級后放置RFID電子等級牌，實現煙葉過磅等級信息的自動獲取，杜絕收購等級錄入錯誤等隱患；在成包環節，通過成包賦碼機掃描煙筐RFID 芯片，實現了煙農、分級、評級信息與煙包的精準關聯。通過RFID智能收購追溯系統的推廣應用，使湖北省在行業內率先實現了全省煙葉生產、收購、調撥全供應鏈條信息流的貫通。在溯源粒度上，精細到每包煙、每塊田；在溯源信息上，涵蓋了煙葉從計劃、生產到收購、調撥的全過程數據；通過掃描煙包標簽上的二維碼，即可查詢到煙包所屬煙農、生產、分級、質檢、調運等信息。目前，湖北省已具備與復烤企業、工業公司建立質量信息協同共享的基礎，煙葉質量追溯工作已經走在各煙葉種植省份前列。

1.3 煙葉生產收購可視化視頻監管系統建設

2020 年，以全省基層煙站1 200 多個視頻監控點為基礎，開發了“湖北煙葉生產收購可視化視頻監管系統”，通過省、市、縣、站四級聯網，對全省71 個站點153個收購磅組的煙葉生產、收購、倉儲各關鍵環節進行了規范化和安全可視化監管。同時，也實現了監控視頻、生產圖片、收購業務數據的一體化同屏監管。通過事前設置預警規則，依據預警分析模型對業務數據進行比對分析，以移動化預警、報警及問題處理為手段，結合圖片、視頻、業務數據的電子取證，實現發現問題、處理問題、分析問題、預防問題的PDCA閉環管理。

生產收購可視化監管系統的使用，進一步強化了煙葉基層從業人員的規范經營意識。構筑“不敢為、不能為、不想為”防線有效防范了基層煙站違規違紀行為的發生，保障了煙農種煙收益。

1.4 煙葉業務數據共享建設

為充分挖掘、發揮煙葉數據價值，湖北省局（公司）開發“煙葉領導駕駛艙系統”，探索煙葉數據反哺業務、助力業務研究。系統建設包含計劃合同、生產過程、煙葉交售、調撥銷售、基礎設施等分析模型。以專題分析的方式全面反映湖北煙葉生產經營核心業務狀態，多維度、圖表化展現湖北煙葉生產經營各階段的關鍵過程、關鍵流程信息，并且實現煙葉生產經營重點指標一鉆到底，實現從煙葉生產經營的整體宏觀分析到每個煙農、每塊煙田的微觀數據查看。

煙葉領導駕駛艙的開發應用，打破了湖北煙葉各業務環節數據資源的共享壁壘，以“一張圖”形式，建立縱向貫穿省、市、縣、煙站、村組，橫向貫通煙站、煙基、煙田、煙農、煙技員的大數據分析展現體系，以繪制地圖方式較好地回應了生態煙田在哪里、建哪里的問題，有效促進有限的煙葉種植計劃向生態條件優、設施配套全、煙農素質高的區域轉移。

2 煙葉數字化面臨的困境

2.1 生產數據采集困難準確性不高

煙葉生產大部分是非結構化感性信息，從非結構化感性信息到結構化的理性數據的加工是一個相對復雜的過程。同時，由于煙葉種植面積大，全面部署物聯網終端等自動化數據采集設備投入過大，數據采集依賴于人工匯總填報，煙葉生產過程環節多、季節性強、干擾因素多，各業務過程的數據多是人工采集，及時性、準確性難以保障，給企業經營分析、決策指導帶來困擾，對商業和工業反向生產過程追溯帶來誤差[3]。

2.2 基層技術員對數字化轉型認識不足

傳統農業粗放性和數字農業的精細化形成一定的思想沖突。部分基層技術員對數字化轉型認識不足，加之處于數字化轉型初期，部分信息系統的易用性不足，導致基層技術員積極性不高，應用基礎薄弱[4]。

2.3 對煙葉生產經營決策支撐性不夠

由于系統數據采集準確性不足、數據滯后，不足以支撐省、市（州）級生產管理部門經營決策，生產經營關鍵數據獲取仍然依靠線下報表為主。

3 “數字煙葉”發展路徑

按照“科技支撐、數字驅動、創新引領、協同發展”總體思路，全方位、多角度推進“數字煙葉”工程建設。著力加強云計算、大數據、物聯網、區塊鏈、人工智能等現代信息網絡技術與煙葉產業發展深度融合，重點強化3S、傳感器、無人機、RFID 標簽等智能終端在煙葉生產經營管理過程中協同應用，持續強化煙葉業務信息管理系統優化提升整合，探索開展煙葉種植收購合同網簽，著力推進一站式煙農服務平臺推廣應用，全面推動煙葉生產經營向數字化方向邁進，推進生產經營決策由線下向線上轉變，進一步簡化管理流程，著力提升管理效能，推動湖北煙葉數字化轉型發展。

3.1 以全要素信息化管理為基礎，強化生產過程管控

融合應用“地理信息、分布式計算、大數據分析”技術，在現有湖北煙葉領導駕駛艙共享平臺的基礎上，基于全省煙葉“一張圖”，拓展煙葉數據應用的廣度和深度，打造湖北煙葉生產經營管理決策指揮平臺。對煙葉生產資源核心要素進行匯聚、展現，打造“業務可視、管理可控、決策有據、服務有道”的新型決策指揮體系。

以優質生態煙田管理系統為依托，融合應用“地理信息、分布式計算、大數據分析”技術，實現“煙田、煙棚、煙房、煙站、煙農、煙技員”六要素信息化管理，打造業務可視、管理可控、決策有據、指揮有方、服務有道的新型決策指揮體系。全面梳理煙葉業務管理、作業要求，以及煙農合同管理、煙葉生產過程、專業化服務、物資配送、煙基管護、收購管理、物流倉儲、煙葉銷售等核心業務內容，將各級生產經營作業職責與信息化管控節點進行關聯，通過信息化手段進行優化和固化，實現流程在線。建立計劃合同與煙田、育苗棚、烤房、煙農的強關聯，確保合同、農戶、地塊、供苗、烘烤五統一，切實提高煙葉種植收購合同的真實性，有效防止由于空、假合同引發的不規范管理問題。基于“生產過程就是數據采集過程”理念，綜合運用物聯網終端、遙感技術、地理信息系統、無人機等技術，以實現煙葉種植過程環境、設備的實時監測和種植區域的智能化劃分為目的，對煙區煙田的土壤、氣象、圖像等要素進行全方位動態監測及智慧分析。依托智能AI攝像頭，對煙田現場及病蟲害情況進行遠程監控及異常預警管理；依托氣象數據及氣象傳感器，實現對煙區溫度、濕度、降雨、光照、風速、氣壓等氣象環境的精準監測；通過土壤傳感器，實現對煙田土壤溫度、濕度、含水量、pH 值等指標的實時監測；依托GIS地圖，結合實時采集的環境、氣象數據，實現煙葉生產全流程的在線感知，實時感知煙區精準天氣、土壤墑情、煙田苗情、病蟲害、災情、育苗及烘烤工場環境作業等關鍵信息，以煙田為基礎整合育苗、移栽、植保、烘烤、收購等業務數據，結合煙葉種植區域、煙農信息、合作社專業化服務等基礎信息，形成數據全景視圖，建立標準化生產智能分析模型，對物聯網感知設備、衛星或無人機遙感影像形成數據進行對智能檢測，實時跟蹤種植面積、種植區域、病蟲害等異常情況實現監管在線，推動預警、調度指揮的智慧化決策，助力精準化管理。綜合運用物聯網、大數據、移動互聯等成熟新技術，開展煙葉智能烘烤的探索與研究。通過烘烤過程、烘烤結果數據的精確、便捷采集，建立煙葉烘烤數據資源池；通過對烤房設施、烘烤設備、烘烤師等烘烤資源的統一管理，進一步加強對烘烤技師監督管理；通過烤房溫濕度傳感器、攝像頭、數據采集設備等綜合應用，實現烘烤全過程的可查、可視、可控；通過移動終端設備及藍牙電子秤的應用，在現場實地采集煙，葉烘烤數據并上傳；依托大數據技術及海量的烘烤過程數據，探索烘烤曲線的持續優化，為不同區域、品種、部位的煙葉烘烤制定最優曲線[5]。

系統梳理湖北煙草農業生產經營全過程各環節中現有的數據采集與信息化軟件應用現狀，針對煙葉生產經營數據標準規范缺失、數據孤島現象突出等問題，開展數據統一接入、共享交換、服務發布等技術研究，建設湖北智慧煙草農業大數據中心，建設湖北智慧煙草農業大腦。數據中心向下兼容匯聚煙草農業生產經營物聯網設備、智能化裝備和生產經營業務系統等數據來源，對上承載煙草農業生產經營全過程數據應用服務和分析決策，實現湖北智慧煙草農業建設的基礎數據支撐架構，打通物聯網設備、智能化裝備和大數據場景化應用系統的數據通道，形成的高質量有組織數據積累和高效管理，為湖北智慧煙草農業建設提供基礎數據資源和智能化分析決策服務，實現湖北煙草農業在數據層面的統一布局、數據資源融合與共建共享，實現煙葉生產全過程的數字化管理。

3.2 以全流程智慧管控全鏈條質量追溯為重點，強化收購規范管理

借助人工智能、裝備自動化技術，對業務管理、流程規范進行拓展延伸。依托煙葉計劃合同管理、煙葉大田生長、烘烤等數據采集業務落實，結合歷年收購數據，建立煙葉估產數字模型，利用AI 算法對全年煙葉產質量進行精準預測，根據煙葉估產、預檢、交售情況建立到戶煙葉動態信息表，實時掌握每家每戶待售煙葉情況，根據待售煙葉信息對已預檢煙葉煙農交售煙葉時間、部位、數量進行精準預約。借助人臉識別、身份證識別等手段，加強煙農身份認證，確保人證合一，杜絕串合同、借合同交售。并通過AI智能模型結合輔助定級設備，助力評級員提高煙葉分級效率和收購質量。通過智能成包設備與收購系統聯動，實現煙包的自動稱質量、成包、賦碼等工作，精準定義煙葉成包流程，提升作業效率。利用二維碼、無線射頻識別、區塊鏈等技術，建立以煙葉質量管控為核心，以標準化、規范化業務管理為基礎，以滿足客戶需求為導向，貫穿工、商、復烤的煙葉質量數據鏈，實現煙葉樣品、土壤樣品等質量檢驗數據、煙葉質量抽檢數據的匯聚功能與煙葉生產質量反饋功能，打通煙葉種植、采收、烘烤、分級、收購、存儲、調運等生產經營全過程信息鏈，建設煙葉質量全程可追溯管理系統中的信息管理模塊，整合種子調撥發放、育苗移栽、煙田管理、煙葉采收、烘烤調制、扎把分級、入戶預檢、定級稱質量、碼堆成包、儲運調運全環節的煙葉生產經營基本信息檔案，實現追溯信息編碼的唯一性，保證煙葉生產經營追溯信息的真實可靠。推進煙葉全生命周期質量管理，實現煙葉質量全鏈條可追溯[6]。

3.3 打造一站式煙農服務平臺，提高煙農服務能力

以增加煙農收入，穩定煙農隊伍，保障煙葉質量為目標，依托大數據中心，運用數字化手段打通煙葉生產全流程數據鏈，實現煙葉數據共享互聯、煙葉生產精準高效，打造“一站式煙農服務”平臺，實現“業務一網通辦、需求一鍵到位、服務一點即應”，提升煙農服務能力及服務水平。通過打通基礎數據通道，按標準化管理方式建立新的數據采集類型、維度、應用輸出方式，針對煙農特定群體，收集、分類并生成簡潔明了的數據看板，方便煙農查看利用，實現煙草政策、種植技術、專分散收、收益分析、生產自然災害預警預報等專業化服務信息精準推送，以及煙農訴求反饋，實現專業化服務在線化、精準化、便捷化。充分發揮在煙農和合作社之間的信息交換紐帶作用，實現育苗、機耕、移栽、植保、烘烤、分級、運輸等專業化服務線上預約、線上派單、線上評價，推動煙葉生產專業化服務水平全面提升。打通公示的信息通道，將傳統張榜公示提升為線上公示，及時推送扶持政策、合同簽訂、物資供應、補貼兌現、保險理賠、煙葉交售等煙農關心關注的信息，接受在線質疑和申訴，線上反饋辦理結果，自覺接受全社會的監督，推動煙葉生產過程管理更加公開、透明，保障煙農合法利益。